基于实例分析地下室结构设计的相关要点

管浩

摘 要：近年来，我国城市建设规模与城市土地资源矛盾日益扩大，基于这种局势下，加大地下空间开发利用显得尤为重要，现代建筑往往都设有一至两层的地下室，随着建筑物高度的增加，地下室的层数也在随之增加。本文主要结合工程实例，分析了地下室结构设计中的一些设计要点，供大家参考。

关键词：地下室;结构设计;要点

相比传统建筑，现代建筑在设计和施工领域都取得了良好的成绩，同时，社会各界对于建筑功能的需求日益提升。基于此，建筑地下室作为影响建筑质量和功能发挥的主要设计内容，加强建筑地下室的设计工作显得尤为关键。

一、建筑结构设计方面的原则

（一）合理选择地下室结构计算简图。计算简图是建筑地下室结构设计的重要基础，一旦计算简图选择不合理，容易导致建筑地下室结构设计缺乏科学依据，进而埋下建筑质量事故或安全事故的隐患。因此，在地下室结构设计中，要合理选择计算简图，保证计算简图的合理性。

（二）合理选择结构方案。合理的结构形式和结构体系对于设计的可行性、合理性有着直接的影响。因此，在结构体系选择时，要建立在综合分析工程的设计要求、材料供应、地理特征、施工环境等基础上，并与建筑、电、水、暖等专业加强协商之后再确定最终的结构方案，必要时可比对各方案的利弊，择优选用。

（三）合理选择地下室基础方案。基础设计是建立在综合考虑工程地质条件，上部结构类型与载荷分布以及相邻建筑物影响等众多因素的基础上，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。通常，同一结构单元不宜用两种不同的类型。

（四）正确分析计算结果：在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此，设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析核实，做出合理判断。

二、实例探讨地下室结构设计的相关要点

本项目为某旧城改造工程，项目总体由1座3层幼儿园，6座32层住宅塔楼，两层商业裙房及3层地下室组成。地下室面积约42000平方，为停车库及设备用房，并设置战时人防防护单元。

（一）楼盖结构体系的选型

受限于城市用地紧张，为便于居民的使用要求，故本项目设置3层地下室。同时，为了降低地下室总层高，本项目地下一层和地下二层采用有柱帽的无梁楼盖的结构形式，地下室顶板作为上部结构的嵌固端，采用普通梁板结构体系，地下二层层高3.5米、地下三层层高3.6米。

无梁楼盖是地下建筑常见结构形式，具有良好的经济效益和社会效益，其把原来集中受力的梁变成无数分散空间受力的工字结构体系，结构质地更密，抗压性更高，抗振动冲击更强，结构更合理。

1、地下室采用无梁楼盖结构形式，具有施工方便、室内美观的特点。除柱帽外，模板及钢筋制作工作量少，施工工艺简单，有利于布置各种设备管线;

2、能有效减小地下室的层高，提高基坑坑底的设计标高，降低地下室的抗浮设计水位，减少混凝土用量，降低底板及外墙的钢筋用量，达到节省工程造价的目的。

地下室的无梁楼盖计算工作完成后，在完成施工图设计过程中，还要注意以下要点。

（1）边支座设置端柱帽是保证端跨安全的要点

设置柱帽能有效提高边跨外支座板带的抗弯刚度，相比不变截面板带，柱帽将板带负弯矩提高，由柱帽形成的刚域来承担。经验系数法指出，利用柱帽形成节点刚域减少板带计算跨度，柱上板带负弯矩是柱帽刚域边缘的削峰值，没有边支座柱帽就等于增加端跨板带计算跨度。

（2）端跨是地下无梁楼盖设计的要点

计算表明，采用无梁楼盖形式，第一跨中弯矩和第一跨内支座弯矩都是最大值，经验系数法的计算公式也能验证这一点。为减小边跨跨中弯矩，增强边柱和角柱的抗冲切承载力，该区域宜相应对计算钢筋提高放大系数。

（二）地下室抗浮设计

根据《岩土工程勘察报告》指出：“拟建场地测得地下水混合水位埋深1.3--6米，标高7.2--10.2米。考虑到场地的特点以及雨季水位变化等因素，建议抗浮设计水位按设计室外地坪±0.000标高以下1米考虑。”

本工程所处地区，容易受到暴雨、洪涝等自然灾害的影响，结合本工程的实际地坪标高走向，在分析处理高差分界处的抗浮时，需特别谨慎小心，保证局部抗浮的设计要求。下面就地下室抗浮设计展开讨论。

1、提高基坑标高。通常为达到提高浮力目的，都会选择梁式的筏板，该板面就可直接设计为地下室地面，进而“降低地下室层高，减少地下水位与地板的高差”，从而实现设防水位的降低和抗浮能力提高。

2、合理选择楼盖。为降低地下室结构的层高，进而提高抗浮能力，通常会选择“宽扁梁或无梁楼盖”。

3、适当设计底板和顶板的高度。通过增加地台的重量提高抗浮力，而地台重量通常是同地下室底板和顶板间高度有正比例关系，因此，为提高地下时的抗浮力就应该适当增加两板之间的高度。

4、布置抗浮桩。抗浮桩布置要根据地下室结构与高层建筑结构之间的关联来定。如果是同高层建筑结构形成了整体结构，则需要采用压重的方式来实现抗浮桩的布置，如果采用其他方式就很容易导致底板出现开裂现象。

此外，由于塔楼在使用时不需要考虑抗拔问题，因此，设计人员容易忽略其在施工阶段的抗浮验算。所以，在地下室设计中要做好抗浮验算工作，应在设计图纸中明确标明停止地下室施工降水的具体条件。

（三）超长地下室设计

实践证明，后浇带是一种常用的、有效的方法，成熟可靠。本工程为一狭长形，约为70x200米，采用每隔30—40米左右的间距设置1米宽后浇带，进而把地下室划分成若干独立的小区格，隔一段时间后用添加膨胀剂的高一级别的混凝土浇筑成整体，消除在混凝土结硬时因其收缩变形引起的超长结构的内部应力。在施工过程中，严格控制混凝土配合比中的水灰比、水泥用量、砂率、骨料质量，严格控制养护条件：底板、地下室各层板、顶板采用浸水养护，外墙采用挂麻袋浇水养护，以及混凝土中掺入有效补偿收缩的外加剂等措施，确保地下室的裂缝得到控制。

1、设置伸缩后浇带。通常，地下结构在结构长度大于40～60米时宜设置一道伸缩后浇带，普通的伸缩后浇带宽度约为0.8～1米，钢筋贯通不切断。对于平面尺寸长的地下结构，应设置钢筋断开的伸缩后浇带，后浇带的宽度按钢筋搭接所需最小尺寸和必要的操作空间确定。

2、不设置伸缩后浇带，采取其它相应措施。采用低强度等级混凝土;施工缝处设置膨胀止水条;混凝土中添加微膨胀剂;采用粉煤灰混凝土技术;适当加大分布钢筋配筋量;设置膨胀加强带。现阶段，咋已建成诸多建筑结构中，采取了上述策略的项目，并进行了合理的施工，伸缩缝间距已超过了规范规定的数值。

需注意的是，在后澆带设计时要避开承台、消防水池或生活水池，人防工程中也不应穿过人防口部。设置后浇带是一种“先放后抗”的方法，目前部分项目采用“抗”的方法解决超长地下室在施工过程中的温度应力，即设置膨胀加强带。在收缩应力较大区域浇筑加强带，使其产生较大的膨胀来补偿混凝土的收缩。

三、结语

总之，地下室的设计错综复杂，专业间交叉多，建筑设计人员应当充分考虑各种影响因素，制定地下室设计的功能目标，在设计过程中一定要遵循安全性、适用性和经济性的原则，通过合理、可行的手段，对地下室的相关结构进行良好的设计，最终给出一个安全、合理、经济的设计方案，只有这种才能在保障地下空间合理的开发和利用的基础上促进建筑事业的健康发展。

参考文献：

[1]王华民.浅谈地下室设计的结构问题[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（5）

[2]吴仲平.基于高层建筑地下室结构设计的分析[J].广东建材，2012，05